在一篇最新發表的論文中，來自弗吉尼亞理工大學的地球科學家（geoscientists）發現，淺層廢水注入而不是深層廢水注入，可以推動非常規油氣生產領域的大範圍深層地震活動。鹵水(Brine)是石油和天然氣生產中的一種有毒廢水副產品。

弗吉尼亞理工大學理學院地球科學系的博士後研究科學家、加州大學伯克利分校的訪問助理研究員Guang Zhai 表示，鑽井工人通過將鹽水注入地下地層來處理大量的鹽水，其註入會引起地震。

這些發現出現在2021年5月10日出版的《美國國家科學院院刊》上。與Zhai 一起撰寫該論文的還有弗吉尼亞理工大學地球科學副教授Manoochehr Shirzaei，以及伯克利大學地球和行星科學系教授兼主任Michael Manga。在美國能源部資助的研究中，該團隊專注於德克薩斯州西部的特拉華盆地，這是美國產量最高的非常規油氣田之一。

自2010年以來，該盆地經歷了淺層廢水注入的顯著增加和廣泛的深層地震，包括最近在德克薩斯州Mentone附近發生的5.0級事件。大多數地震相對較小，但有些地震規模較大，有廣泛的震感。

Zhai 表示：“相當有趣的是，儘管水力連接極少，但在厚實的整體低滲透頁岩儲層上方的注入可以誘發深基底內的地震。所謂的多彈性應力可以激活基底斷層，這是源於流體注入導致岩石變形”。

多孔彈性是流體流動和多孔地層內固體變形之間的相互作用。Shirzaei 說：“這一發現很有意義，因為它將多孔彈性應力作為盆地範圍內地震的主要驅動力置於聚光燈下”，他也是弗吉尼亞理工大學全球變化中心的一名附屬教員。

然而，預測廢水注入的地震活動量是有問題的，因為它涉及眾多變量，其中之一是注入深度，Zhai說。儘管眾所周知，深層注入導致的流體壓力增加是最近美國中部和東部地震活動增加的主要原因，但淺層注入究竟是如何導致地震的，仍是一個問題。

在研究過程中，該團隊研究了不同數量的注入鹽水如何擾動特拉華盆地下深處的地殼應力，以及這些擾動如何導致特定斷層的地震。Zhai補充說：”像鹽水和天然地下水這樣的流體既可以儲存，也可以在多孔的岩石中移動”。

在這次調查中，研究人員分析了不同註水量對特拉華盆地深處地殼應力的擾動以及擾動與特定斷層地震的關係。Zhai說：“鹵水和天然地下水等流體具有儲存性，並能通過多孔岩石運移。”通過數據分析和計算機建模，研究人員發現，盆地範圍內的地震主要發生在淺層注入導致深層應力增加的區域。這意味著在深層地震和通過彈性應力傳遞的淺層流體注入之間存在因果關係。

加州大學伯克利分校教授Michael Manga說：“深層應力變化對淺層含水層性質非常敏感，尤其是水力擴散係數，它描述了流體在多孔介質中流動的難易程度。問題在於，為什麼部分有大量淺層注入的地區並沒有多發地震？我們提供了一種方法來調查控制誘發地震的其他重要因素。”。